目前在肿瘤治疗领域中，外科治疗、化学治疗及放射治疗（以光子放疗为主），是主要的治疗技术，90%的肿瘤患者都接受了其中一种或多种疗法的治疗，被称为肿瘤治疗的三大常规手段。但是，这三大常规治疗在帮助患者对抗肿瘤的同时，由于其治疗方法的缺陷，会对患者自身正常组织和脏器产生损害。许多年老体弱的患者，常因无法承受治疗带来的毒副反应而放弃了积极治疗。然而近年来出现的质子和重离子放射治疗，显著地增加了对肿瘤的杀灭效应，同时减少了放射对正常组织和器官的毒副作用，被公认为当今国际最为尖端的肿瘤放射治疗技术。至今，该项技术已治疗了10万余名肿瘤患者，疗效显著。
质子、重离子放射治疗是由质子或重离子组成的粒子射线作为治疗媒介的一种放射治疗技术。质子是构成原子核的基本微小粒子；重离子是原子量较大原子的原子核，如碳离子。较之光子而言，质子、重离子放射治疗存在着四大明显的优势。
第一毒副作用小。质子或重离子经由加速器加速至约70%的光速时，离子射线被引出射入人体。在到达肿瘤病灶前，能量释放不多，但是到达病灶后，射线在瞬间释放大量能量，起到杀灭肿瘤的作用，然后射线嘎然终止。此现象被称为“布拉格峰”的能量释放轨迹，犹如“立体定向爆破”，使得质子、重离子放疗对肿瘤细胞具有强大的肿瘤杀灭效应，而对周围正常组织的损伤显著减少，达到杀灭肿瘤，又不明显产生放射毒副作用的目的。正是由于质子、重离子放射的此种特性，其对人体的正常组织比较小，达到一种比较理想的肿瘤治疗效果，使得肿瘤治疗能够做到“区分敌我”，不再“伤敌一千，自损八百”。
第二疗效好。质子、重离子放疗，特别是重离子放疗，如碳离子，杀灭肿瘤细胞的能力3倍于常规的光子放疗，肿瘤的局部控制率高，即使是抗拒治疗的肿瘤，也能产生较好的杀灭效应，例如软组织肿瘤、恶性黑色素瘤等。
第三疗程短。一般而言，常规的放射治疗的疗程是2个月左右，而质子放射的疗程缩短为1个月，重离子放射甚至短至1-2周。
第四无创性。质子或重离子治疗没有创伤，没有痛苦。除了儿童患者，一般不需要麻醉，因此对心肺功能差的、不能耐受麻醉的老年患者也能接受治疗。
但是，质子、重离子放射也存在着局限性。对于紧靠胃和肠子的肿瘤，如胃癌和肠癌等，由于射线能级较高，易造成脏器严重损伤，因此不适用。同时，它是一种局部肿瘤的治疗手段，对易发生远处转移的肿瘤还必须联合全身治疗，如化学治疗和生物靶向等治疗，来控制远处转移。另外，对于已经发生多个远处转移的肿瘤患者也不适用质子、重离子放疗。
质子、重离子放射治疗是当今肿瘤治疗的最高成就，正处于发展的阶段。目前仅美国、日本和德国等少数几个发达国家拥有该项技术，全球范围内仅有20余台此类设备。同时具有质子和重离子两种放射系统的仅有4家医院。目前在建的上海市质子重离子医院是全球第五家，也是国内第一家，不久即将投入临床应用，造福肿瘤患者，成为肿瘤患者的一束“希望之光”。
